Меньков А.В., Острейковский В.А. Теоретические основы автоматизированного управления

Подождите немного. Документ загружается.

300

Объетом правления на производственном часте являют-

ся: цеха основно о производства, омплетовочные и промеж-

точные слады и слады отовой продции, а таже эспедици-

онные и транспортные межцеховые слжбы. С точи зрения

стртрной ор анизации элементами правляющей части явля-

ются соответствющие стртрные подразделения заводсо о

аппарата правления, а именно: аппарат линейно о роводства

предприятием, планово-эономичесий отдел предприятия, про-

изводственно-диспетчерсий отдел предприятия.

Объетом правления на внтрицеховом ровне являются от-

дельные системы вида «челове—стано» со всем набором предме-

тов и средств трда, необходимых для осществления техноло и-

чесо о процесса (за отови, материалы, инстрменты, оснаста,

онтрольно-измерительная аппаратра, тара и т. п.). Естественно,

что системы вида «челове—стано» мо т объединяться и в более

рпные единицы, таие, а рппа рабочих мест, объединенная

единым техноло ичесим процессом, производственная линия,

часто и т. п.

С позиции ор анизационной стртры элементами правля-

ющей части на этом ровне являются: аппарат линейно о ро-

водства цеха или слада, планово-диспетчерсое бюро или пла-

новая рппа цеха, линейное роводство внтрицеховых подраз-

делений (начальни часта, мастер и т. п.), аппарат линейных

диспетчеров цеха. Основные задачи, решаемые на межцеховом и

внтрицеховом ровне, представлены в табл. 8.1 и 8.2.

Таблица 8 .1

Межцеховой ровень

Решаемые задачи

Фазы правления

Планирование Учет Анализ Ре$лирова-

ние

Формирование вар-

тальных отчетов

Учет выпса

изделий по

варталам

Контроль

выполнения

плана

Корреция

выполняемых

планов

Формирование свод-

но$о плана-$рафиа

выпса изделий це-

хами

Учет выпса

изделий по а-

лендарным сро-

ам

Анализ отстава-

ний цехов от

плана-$рафиа

Корреция

плана-

$рафиа

Определение ален-

дарных планов меж-

цеховых передач

Учет межцехо-

вых передач

Контроль и

анализ причин

срыва

Корреция

плана-

$рафиа

301

Таблица 8.2

Внтрицеховой ровень

Ка следет из таблиц 8.1 и 8.2, центральной проблемой, ре-

шаемой задачами подсистемы ОУП, является составление планов

на определенные периоды, оторые должны отвечать следющим

основным требованиям:

— обеспечивать ритмичность производства, необходимю

для выполнения обязательств предприятия перед потреби-

телями;

— обеспечивать соращение перерывов в движении предме-

тов трда по техноло ичесом процесс;

— обеспечивать достаточно высою за рз обордования

и площадей, что позволяет эффетивно использовать ос-

новные фонды предприятия.

С математичесой точи зрения (в словесном описании) ос-

новню проблем, решаемю в задачах подсистемы ОУП, можно

сформлировать следющим образом: имеются неоторые рп-

пы обордования (части, рабочие места и т. п.), известен треб-

емый объем выпса этих деталей, изделий на данный плановый

период. Необходимо определить, аю деталь, изделие, в аое

время, на аой рппе обордования следет запстить в произ-

водство, чтобы оптимизировать выбранный ритерий ачества

Решаемые задачи

Фазы правления

Планирование Учет Анализ Ре$лирова-

ние

Составление плана-

$рафиа запса-вы-

пса деталей

Учет запса и

выпса дета-

лей производс-

твом

Контроль пол-

чения омпле-

тющих деталей

и инстрментов

Расчет смен-

но-сточных

заданий част-

ам и рабочим

местам

Расчет алендарно-

плановых нормати-

вов (заделов и опере-

жений)

Учет выполне-

ния алендар-

но-плановых

нормативов

Контроль свод-

ных поазате-

лей работы це-

хов

Ре$лирова-

ние алендар-

но-плановых

нормативов

Про$нозирование

браа

Учет браа Анализ причин

браа

Корреция

сменно-сточ-

ных заданий

Расчет за$рзи обо-

рдования

Учет использо-

вания обордо-

вания

Анализ причин

простоев

Корреция

сменно-сточ-

ных заданий

302

правления при выполнении о раничений, сщественных для

данно о процесса.

Конретный вид эономио-математичесих моделей для

формирования оптимально о плана- рафиа зависит от очень

большо о оличества фаторов онретно о производства.

К основным фаторам относятся:

— принятый ритерий оптимальности;

— производственная стртра предприятия, оторая опре-

деляет состав цехов, частов, рабочих мест, а таже онс-

тртивные и техноло ичесие особенности выпсаемых

изделий.

Математичесим аппаратом, использемым для решения за-

дач, перечисленных в табл. 8.1. и 8.2, является аппарат моделей

объемно о планирования, алендарно о планирования и объем-

но-алендарно о планирования (см. эономио-математичесие

модели).

8.2. Автоматизированные системы правления

технолоичесим процессом

Основным назначением АСУТП является автоматичесая оп-

тимизация техноло ичесих процессов производства продции

на предприятии. В АСУТП обеспечивается реализация заонов

правления и а следствие — наиболее эффетивное ведение

техноло ичесо о процесса и высоое ачество продции, т. е.

выпсается масимально возможное оличество отовой про-

дции при обеспечении необходимо о ее ачества и допстимой

за рзи техноло ичесо о обордования. При этом в идеальном

слчае затраты должны быть минимальными. Это означает, что

техноло ичесий омплес и сам техноло ию необходимо спро-

етировать таим образом, чтобы обордование имело наимень-

шие абариты и масс. Констрция обордования должна аран-

тировать минимм потерь, а техноло ия — масимальное исполь-

зование исходно о продта и энер ии. Наонец, ведение

техноло ичесо о процесса должно обеспечить выпс отовой

продции с наименьшим полем допсов и минимм браа.

Единственный ритерий, способный объединить перечис-

ленные поазатели, — эономичесий. Если стоимостные эви-

валенты не становлены, повышение эффетивности дости ается

птем оптимизации одно о или двх наиболее сщественных па-

раметров. При двх параметрах приходится отысивать омпро-

миссное решение. Еще более сложны поиси омпромисса меж-

303

д миниммами расхода трех основных омпонентов: материала,

энер ии и информации.

Управление техноло ичесими процессами осществляется в

резльтате непосредственно о взаимодействия информационных

и материально-энер етичесих процессов. Это взаимодействие

происходит в реальном масштабе времени и реализется птем

обмена информацией межд техноло ичесим объетом правле-

ний (ТОУ) и системой правления. Техноло ичесий харатер

объета правления является основным признаом систем прав-

ления техноло ичесими процессами. Задачами верхне о смеж-

но о ровня для систем правления техноло ичесими процесса-

ми являются задачи оперативно о планирования производства.

ТОУ харатеризются высоой размерностью входных и вы-

ходных переменных, сложной неявной связью межд перемен-

ными на входе и выходе, большой неопределенностью по отно-

шению  внешней среде, нестационарностью, нелинейностью,

стохастичностью процессов, высоим ровнем шмов и большим

разнообразием помех.

ТОУ представляют собой совопность техноло ичесо о

обордования и реализованно о на нем по соответствющим

инстрциям или ре ламентам техноло ичесо о процесса про-

изводства. В ачестве ТОУ можно рассматривать техноло ичес-

ие а ре аты, рппы станов, производственные части, цеха,

производственные процессы все о промышленно о предприятия

в целом, если правление этими процессами носит в основном

техноло ичесий харатер, то есть залючается в рациональном

выборе и со ласовании режимов работы а ре атов, частов про-

изводства. Ка правило, ТОУ имеют четыре основных режима

фнционирования: пс, останова, нормальный и аварийный.

АСУТП предназначены для выработи и реализации правля-

ющих воздействий, обеспечивающих желаемый вид процессов в

ТОУ. Совместно фнционирющие ТОУ и АСУТП образют ав-

томатизированные техноло ичесие омплесы (АТК). АСУТП

являются частным видом систем правления с обратными связя-

ми и харатеризются наличием самостоятельных фнции и

целен правления, а таже необходимой для реализации этих

фнций и целей специальной системной ор анизацией. Это че-

ловео-машинные системы правления, обеспечивающие авто-

матизированный сбор и обработ информации о состоянии и

фнционировании ТОУ и осществляющие на основе этой ин-

формации оптимизацию протеающих в ТОУ процессов в соот-

ветствии с принятым ритерием. В ачестве харатерных особен-

ностей АСУТП надлежит отметить:

302

правления при выполнении о раничений, сщественных для

данно о процесса.

Конретный вид эономио-математичесих моделей для

формирования оптимально о плана- рафиа зависит от очень

большо о оличества фаторов онретно о производства.

К основным фаторам относятся:

— принятый ритерий оптимальности;

— производственная стртра предприятия, оторая опре-

деляет состав цехов, частов, рабочих мест, а таже онс-

тртивные и техноло ичесие особенности выпсаемых

изделий.

Математичесим аппаратом, использемым для решения за-

дач, перечисленных в табл. 8.1. и 8.2, является аппарат моделей

объемно о планирования, алендарно о планирования и объем-

но-алендарно о планирования (см. эономио-математичесие

модели).

8.2. Автоматизированные системы правления

технолоичесим процессом

Основным назначением АСУТП является автоматичесая оп-

тимизация техноло ичесих процессов производства продции

на предприятии. В АСУТП обеспечивается реализация заонов

правления и а следствие — наиболее эффетивное ведение

техноло ичесо о процесса и высоое ачество продции, т. е.

выпсается масимально возможное оличество отовой про-

дции при обеспечении необходимо о ее ачества и допстимой

за рзи техноло ичесо о обордования. При этом в идеальном

слчае затраты должны быть минимальными. Это означает, что

техноло ичесий омплес и сам техноло ию необходимо спро-

етировать таим образом, чтобы обордование имело наимень-

шие абариты и масс. Констрция обордования должна аран-

тировать минимм потерь, а техноло ия — масимальное исполь-

зование исходно о продта и энер ии. Наонец, ведение

техноло ичесо о процесса должно обеспечить выпс отовой

продции с наименьшим полем допсов и минимм браа.

Единственный ритерий, способный объединить перечис-

ленные поазатели, — эономичесий. Если стоимостные эви-

валенты не становлены, повышение эффетивности дости ается

птем оптимизации одно о или двх наиболее сщественных па-

раметров. При двх параметрах приходится отысивать омпро-

миссное решение. Еще более сложны поиси омпромисса меж-

303

д миниммами расхода трех основных омпонентов: материала,

энер ии и информации.

Управление техноло ичесими процессами осществляется в

резльтате непосредственно о взаимодействия информационных

и материально-энер етичесих процессов. Это взаимодействие

происходит в реальном масштабе времени и реализется птем

обмена информацией межд техноло ичесим объетом правле-

ний (ТОУ) и системой правления. Техноло ичесий харатер

объета правления является основным признаом систем прав-

ления техноло ичесими процессами. Задачами верхне о смеж-

но о ровня для систем правления техноло ичесими процесса-

ми являются задачи оперативно о планирования производства.

ТОУ харатеризются высоой размерностью входных и вы-

ходных переменных, сложной неявной связью межд перемен-

ными на входе и выходе, большой неопределенностью по отно-

шению  внешней среде, нестационарностью, нелинейностью,

стохастичностью процессов, высоим ровнем шмов и большим

разнообразием помех.

ТОУ представляют собой совопность техноло ичесо о

обордования и реализованно о на нем по соответствющим

инстрциям или ре ламентам техноло ичесо о процесса про-

изводства. В ачестве ТОУ можно рассматривать техноло ичес-

ие а ре аты, рппы станов, производственные части, цеха,

производственные процессы все о промышленно о предприятия

в целом, если правление этими процессами носит в основном

техноло ичесий харатер, то есть залючается в рациональном

выборе и со ласовании режимов работы а ре атов, частов про-

изводства. Ка правило, ТОУ имеют четыре основных режима

фнционирования: пс, останова, нормальный и аварийный.

АСУТП предназначены для выработи и реализации правля-

ющих воздействий, обеспечивающих желаемый вид процессов в

ТОУ. Совместно фнционирющие ТОУ и АСУТП образют ав-

томатизированные техноло ичесие омплесы (АТК). АСУТП

являются частным видом систем правления с обратными связя-

ми и харатеризются наличием самостоятельных фнции и

целен правления, а таже необходимой для реализации этих

фнций и целей специальной системной ор анизацией. Это че-

ловео-машинные системы правления, обеспечивающие авто-

матизированный сбор и обработ информации о состоянии и

фнционировании ТОУ и осществляющие на основе этой ин-

формации оптимизацию протеающих в ТОУ процессов в соот-

ветствии с принятым ритерием. В ачестве харатерных особен-

ностей АСУТП надлежит отметить:

304

— наличие в составе их современных автоматичесих средств

сбора и переработи информации, в первю очередь

средств вычислительной технии;

— челове выстпает в роли сбъета трда, основные фн-

ции оторо о залючаются в принятии правляющих ре-

шений на основе предоставляемой ем информации об

объете правления и данных о возможных альтернатив-

ных вариантах решений;

— осществление переработи техничесой и технио-эо-

номичесой информации;

— целью фнционирования является повышение эффе-

тивности фнционирования ТОУ в соответствии с приня-

тым ритерием правления;

— выработа правляющих воздействий производится в ре-

альном масштабе времени;

— а омпонент системы правления промышленным пред-

приятием АСУТП предназначена для целенаправленно о

проведения техноло ичесих процессов и обеспечения

спетом правления более высоих ровней оперативной

и достоверной информацией технио-эономичесо о ха-

ратера;

— возможность иметь мно оровневю иерархичесю

стртр и обеспечивать правление совопностями

АТК, ТОУ, вспомо ательными процессами (транспортиро-

вания, сладирования и т. п.), входящими в состав произ-

водства;

— полчение от соответствющих подсистем АСУП пли

слжб правления предприятием заданий и о раничений

(номенлатры запланированных  выпс изделий, объ-

емов производства, технио-эономичесих поазателей и

т. п.) и обеспечение под отови и передачи этим подсисте-

мам или слжбам правления необходимых для их работы

данных о состояниях и фнционировании АТК. При на-

личии на предприятии автоматизированной системы тех-

ноло ичесой под отови производства (АСТПП) должно

быть налажено взаимодействие АСУТП с этой системой.

АСУТП должна полчать от АСТПП техноло ичесю и

др ю необходимю ей информацию и передавать АС-

ТПП оперативные данные для орретирования решении

АСТПП на последющих временных интервалах.

Цели фнционирования АСУТП в аждом онретном сл-

чае мо т быть разными. В ачестве примера можно азать эо-

номию топлива, сырья, энер ии и др их видов производствен-

305

ных ресрсов; обеспечение безопасности фнционирования;

повышение ачества онечно о продта; снижение затрат живо-

о трда; достижение оптимальных за рзо обордования; опти-

мизацию режимов работы ТОУ и т. п.

В серийном, мелосерийном и единичном производстве

АСУТП создаются на основе рпповой техноло ии, предсмат-

ривающей онцентрацию из отовления техноло ичеси одно-

родной продции в специализированных подразделениях про-

изводства. АСУТП ориентированы на замнтый цил из отовле-

ния изделий внтри аждо о техноло ичесо о процесса. Это

расширяет возможности омплесной автоматизации производс-

твенных процессов и позволяет дости ать сщественно бoлее о-

ротих производственных цилов. Если по аим-то причинам

омплесная автоматизация всех техноло ичесих процессов

производства оазывается невозможной, АСУТП создается а

элемент неоторо о производственно о подразделения (линии,

часта, цеха), имеюще о более низий ровень автоматизации,

но единю систем правления. Тем самым обеспечивается за-

мнтый цил производства и под отавливается возможность

объединения отдельных АСУТП линий, частов, цехов в единю

автоматизированню систем, правляемю ЭВМ.

8.2.1. Классифиация и харатерные

особенности АСУТП

Одним из лавных признаов лассифиации АСУТП являет-

ся их разделение по типовым задачам правления, оторые ха-

ратеризют их назначения:

1. АСУТП обеспечивающие стабилизацию (поддержание) за-

данно о рационально о или оптимально о техноло ичесо о ре-

жима, т. е. таих техноло ичесих параметров, на оторые дейс-

твющие возмщения оазывают сщественное влияние. Напри-

мер,  ним можно отнести системы стабилизации сорости

резания при торцовой обработе деталей больших диаметров на

металлорежщих станах, системы стабилизации сорости шли-

фования при меньшении диаметра шлифовально о р а и др.

2. АСУТП, отрабатывающие с становленной точностью за-

данное или непрерывно задаваемое рациональное (оптимальное)

изменение техноло ичесо о процесса. Таие системы про рам-

мно о или следяще о правления применяются в роботах-мани-

пляторах, станах с ЧПУ, лифтовых подъемниах и пр.

3. АСУТП, самостоятельно (автоматичеси) выбирающие на-

илчший по аом-либо призна техноло ичесий режим и

304

— наличие в составе их современных автоматичесих средств

сбора и переработи информации, в первю очередь

средств вычислительной технии;

— челове выстпает в роли сбъета трда, основные фн-

ции оторо о залючаются в принятии правляющих ре-

шений на основе предоставляемой ем информации об

объете правления и данных о возможных альтернатив-

ных вариантах решений;

— осществление переработи техничесой и технио-эо-

номичесой информации;

— целью фнционирования является повышение эффе-

тивности фнционирования ТОУ в соответствии с приня-

тым ритерием правления;

— выработа правляющих воздействий производится в ре-

альном масштабе времени;

— а омпонент системы правления промышленным пред-

приятием АСУТП предназначена для целенаправленно о

проведения техноло ичесих процессов и обеспечения

спетом правления более высоих ровней оперативной

и достоверной информацией технио-эономичесо о ха-

ратера;

— возможность иметь мно оровневю иерархичесю

стртр и обеспечивать правление совопностями

АТК, ТОУ, вспомо ательными процессами (транспортиро-

вания, сладирования и т. п.), входящими в состав произ-

водства;

— полчение от соответствющих подсистем АСУП пли

слжб правления предприятием заданий и о раничений

(номенлатры запланированных  выпс изделий, объ-

емов производства, технио-эономичесих поазателей и

т. п.) и обеспечение под отови и передачи этим подсисте-

мам или слжбам правления необходимых для их работы

данных о состояниях и фнционировании АТК. При на-

личии на предприятии автоматизированной системы тех-

ноло ичесой под отови производства (АСТПП) должно

быть налажено взаимодействие АСУТП с этой системой.

АСУТП должна полчать от АСТПП техноло ичесю и

др ю необходимю ей информацию и передавать АС-

ТПП оперативные данные для орретирования решении

АСТПП на последющих временных интервалах.

Цели фнционирования АСУТП в аждом онретном сл-

чае мо т быть разными. В ачестве примера можно азать эо-

номию топлива, сырья, энер ии и др их видов производствен-

305

ных ресрсов; обеспечение безопасности фнционирования;

повышение ачества онечно о продта; снижение затрат живо-

о трда; достижение оптимальных за рзо обордования; опти-

мизацию режимов работы ТОУ и т. п.

В серийном, мелосерийном и единичном производстве

АСУТП создаются на основе рпповой техноло ии, предсмат-

ривающей онцентрацию из отовления техноло ичеси одно-

родной продции в специализированных подразделениях про-

изводства. АСУТП ориентированы на замнтый цил из отовле-

ния изделий внтри аждо о техноло ичесо о процесса. Это

расширяет возможности омплесной автоматизации производс-

твенных процессов и позволяет дости ать сщественно бoлее о-

ротих производственных цилов. Если по аим-то причинам

омплесная автоматизация всех техноло ичесих процессов

производства оазывается невозможной, АСУТП создается а

элемент неоторо о производственно о подразделения (линии,

часта, цеха), имеюще о более низий ровень автоматизации,

но единю систем правления. Тем самым обеспечивается за-

мнтый цил производства и под отавливается возможность

объединения отдельных АСУТП линий, частов, цехов в единю

автоматизированню систем, правляемю ЭВМ.

8.2.1. Классифиация и харатерные

особенности АСУТП

Одним из лавных признаов лассифиации АСУТП являет-

ся их разделение по типовым задачам правления, оторые ха-

ратеризют их назначения:

1. АСУТП обеспечивающие стабилизацию (поддержание) за-

данно о рационально о или оптимально о техноло ичесо о ре-

жима, т. е. таих техноло ичесих параметров, на оторые дейс-

твющие возмщения оазывают сщественное влияние. Напри-

мер,  ним можно отнести системы стабилизации сорости

резания при торцовой обработе деталей больших диаметров на

металлорежщих станах, системы стабилизации сорости шли-

фования при меньшении диаметра шлифовально о р а и др.

2. АСУТП, отрабатывающие с становленной точностью за-

данное или непрерывно задаваемое рациональное (оптимальное)

изменение техноло ичесо о процесса. Таие системы про рам-

мно о или следяще о правления применяются в роботах-мани-

пляторах, станах с ЧПУ, лифтовых подъемниах и пр.

3. АСУТП, самостоятельно (автоматичеси) выбирающие на-

илчший по аом-либо призна техноло ичесий режим и

306

обеспечивающие е о поддержание либо автоматичеси выбираю-

щие наилчшю траеторию перемещения рабоче о ор ана и

обеспечивающие ее отработ с становленной точностью. К та-

им системам оптимально о правления относятся АСУТП а ре-

атов оптимально о расроя материала системы дотационной пе-

рестройи, рассчитывающие и реализющие оптимальню про-

рамм обжатий металла в отдельных летях стана непрерывной

проати и т. д.

Следющим признаом лассифиации АСУТП является ха-

ратер производственно о процесса — непрерывный и дисрет-

ный. К производств с непрерывным цилом относятся, на-

пример, следющие: добыча нефти и аза, их транспортирова

по трбопроводным системам, реин -процессы, производство

тепловой и элетричесой энер ии и др. Таже весьма широ

ласс промышленных изделий с техноло ичесими процессами

дисретно о типа. Различие в объемах выпса промышленной

продции (от несольих миллионов до несольих единиц из-

делий) приводит  общепринятом разделению техноло ичесих

процессов дисретно о производства на процессы из отовления

массовой и рпносерийной продции (МКС-производства) и

процессы из отовления мелосерийной и единичной продции

( рппа МСЕ-производств). В аждой из этих рпп традиционно

сложились различные подходы  ор анизации мно опродтово-

о производства с широой номенлатрой выпсаемых изде-

лий, онтролю и обеспечению планиремо о ровня ачества о-

товой продции и автоматизации производства.

В МКС-производствах имеются бла оприятные словия для

создания и использования специализированных автоматов и авто-

матичесих линий. Большие затраты на проетирование и внедре-

ние средств автоматизации в этой рппе производств быстро

опаются. Выпс изделий становленной номенлатры ос-

ществляется, а правило, на несольих техноло ичесих лини-

ях с фисированным маршртом и жестой техноло ией поопе-

рационной обработи сырья и полфабриатов. Перечень видов

выпсаемой продции для МКС-производств относительно

постоянный. Освоение аждо о ново о изделия сопровождается

запсом новой техноло ичесой линии. Контроль и обеспече-

ние ачества продции в МКС-производстве связаны с приме-

нением статистичесих методой выборочно о онтроля и анали-

за состояний процессов и изделий. По ровню техноло ичесой

и техничесой под отови в МКС-производствах сладываются

бла оприятные словия для проведения работ по омплесной

механизации и автоматизации производственных процессов.

307

Иная артина имеет место в МСЕ-производствах, харатер-

ных для 80% машиностроительных и приборостроительных пред-

приятий промышленности. Выпс продции в этой рппе

производств ор анизется при противоречивых требованиях 

специализации обордования и е о масимальной за рзе. Ор-

анизационно-техноло ичесие трдности выполнения этих тре-

бований при быстроменяющейся номенлатре изделий были до

недавне о времени лавными причинами слабо о распростране-

ния в МСЕ-производствах методов алендарно о планирования

и оперативно-диспетчерсо о правления. Опаемость затрат на

автоматизацию МСЕ-производств была райне низой.

Харатерной особенностью современных АСУТП является

высоая производительность переработи информации при пра-

тичеси нео раниченном объеме памяти. Эта особенность бази-

рется на применяемых в системах быстродействющих средс-

твах вычислительной технии: про раммиремых онтроллерах,

миропроцессорах, правляющих вычислительных машинах

(УВМ). Высоая информационная производительность УВМ

обеспечивает реализацию азанно о назначения АСУТП.

Применение быстродействющей вычислительной технии

обеспечивает вторю харатерню особенность АСУТП — их вы-

сою ибость, что позволяет сщественно повысить ибость

техноло ичесо о объета правления при переходе на новю

техноло ию. Перестройа сводится  «очисте» памяти правля-

ющей машины и ввод с про рамм носителя новых данных. Даже

для весьма сложных техноло ичесих омплесов время перена-

стройи не выходит за пределы несольих десятов сенд.

Дополняя, а в дальнейшем заменяя человеа, АСУ в извест-

ной мере опирет е о фнциональню стртр.

На рис. 8.4 схематичеси поазаны основные фнциональ-

ные связи, станавливаемые в системе «челове — ТОУ». Для вы-

полнения заданных операций правления челове должен пол-

чить ряд сведений, оторые принято называть внешней инфор-

мацией. Эта неизменная информация хранится в памяти

оператора и влючает основные харатеристии техноло ичесо-

о процесса и порядо выполнения операций правления в нор-

мальных и аварийных режимах. Очевидно, отбор этой информа-

ции должен быть весьма тщательным, та а пере рза памяти

большим оличеством цифр и ситационных событий неизбежно

приводит  частичной потере неоторых данных и наршению

поряда операций правления. За изменением техноло ичесих

харатеристи, представляющих собой совопность правляю-

щих параметров и возмщающих воздействий, челове следит с

306

обеспечивающие е о поддержание либо автоматичеси выбираю-

щие наилчшю траеторию перемещения рабоче о ор ана и

обеспечивающие ее отработ с становленной точностью. К та-

им системам оптимально о правления относятся АСУТП а ре-

атов оптимально о расроя материала системы дотационной пе-

рестройи, рассчитывающие и реализющие оптимальню про-

рамм обжатий металла в отдельных летях стана непрерывной

проати и т. д.

Следющим признаом лассифиации АСУТП является ха-

ратер производственно о процесса — непрерывный и дисрет-

ный. К производств с непрерывным цилом относятся, на-

пример, следющие: добыча нефти и аза, их транспортирова

по трбопроводным системам, реин -процессы, производство

тепловой и элетричесой энер ии и др. Таже весьма широ

ласс промышленных изделий с техноло ичесими процессами

дисретно о типа. Различие в объемах выпса промышленной

продции (от несольих миллионов до несольих единиц из-

делий) приводит  общепринятом разделению техноло ичесих

процессов дисретно о производства на процессы из отовления

массовой и рпносерийной продции (МКС-производства) и

процессы из отовления мелосерийной и единичной продции

( рппа МСЕ-производств). В аждой из этих рпп традиционно

сложились различные подходы  ор анизации мно опродтово-

о производства с широой номенлатрой выпсаемых изде-

лий, онтролю и обеспечению планиремо о ровня ачества о-

товой продции и автоматизации производства.

В МКС-производствах имеются бла оприятные словия для

создания и использования специализированных автоматов и авто-

матичесих линий. Большие затраты на проетирование и внедре-

ние средств автоматизации в этой рппе производств быстро

опаются. Выпс изделий становленной номенлатры ос-

ществляется, а правило, на несольих техноло ичесих лини-

ях с фисированным маршртом и жестой техноло ией поопе-

рационной обработи сырья и полфабриатов. Перечень видов

выпсаемой продции для МКС-производств относительно

постоянный. Освоение аждо о ново о изделия сопровождается

запсом новой техноло ичесой линии. Контроль и обеспече-

ние ачества продции в МКС-производстве связаны с приме-

нением статистичесих методой выборочно о онтроля и анали-

за состояний процессов и изделий. По ровню техноло ичесой

и техничесой под отови в МКС-производствах сладываются

бла оприятные словия для проведения работ по омплесной

механизации и автоматизации производственных процессов.

307

Иная артина имеет место в МСЕ-производствах, харатер-

ных для 80% машиностроительных и приборостроительных пред-

приятий промышленности. Выпс продции в этой рппе

производств ор анизется при противоречивых требованиях 

специализации обордования и е о масимальной за рзе. Ор-

анизационно-техноло ичесие трдности выполнения этих тре-

бований при быстроменяющейся номенлатре изделий были до

недавне о времени лавными причинами слабо о распростране-

ния в МСЕ-производствах методов алендарно о планирования

и оперативно-диспетчерсо о правления. Опаемость затрат на

автоматизацию МСЕ-производств была райне низой.

Харатерной особенностью современных АСУТП является

высоая производительность переработи информации при пра-

тичеси нео раниченном объеме памяти. Эта особенность бази-

рется на применяемых в системах быстродействющих средс-

твах вычислительной технии: про раммиремых онтроллерах,

миропроцессорах, правляющих вычислительных машинах

(УВМ). Высоая информационная производительность УВМ

обеспечивает реализацию азанно о назначения АСУТП.

Применение быстродействющей вычислительной технии

обеспечивает вторю харатерню особенность АСУТП — их вы-

сою ибость, что позволяет сщественно повысить ибость

техноло ичесо о объета правления при переходе на новю

техноло ию. Перестройа сводится  «очисте» памяти правля-

ющей машины и ввод с про рамм носителя новых данных. Даже

для весьма сложных техноло ичесих омплесов время перена-

стройи не выходит за пределы несольих десятов сенд.

Дополняя, а в дальнейшем заменяя человеа, АСУ в извест-

ной мере опирет е о фнциональню стртр.

На рис. 8.4 схематичеси поазаны основные фнциональ-

ные связи, станавливаемые в системе «челове — ТОУ». Для вы-

полнения заданных операций правления челове должен пол-

чить ряд сведений, оторые принято называть внешней инфор-

мацией. Эта неизменная информация хранится в памяти

оператора и влючает основные харатеристии техноло ичесо-

о процесса и порядо выполнения операций правления в нор-

мальных и аварийных режимах. Очевидно, отбор этой информа-

ции должен быть весьма тщательным, та а пере рза памяти

большим оличеством цифр и ситационных событий неизбежно

приводит  частичной потере неоторых данных и наршению

поряда операций правления. За изменением техноло ичесих

харатеристи, представляющих собой совопность правляю-

щих параметров и возмщающих воздействий, челове следит с

308

помощью ор анов-рецепторов, из оторых наибольшю на рз

несет зрение. Челове приходится наблюдать за поазаниями

омплеса приборов, неоторые предельные параметры мо т

фисироваться с помощью звовых си налов. Восприятие те-

щей информации таже может наршаться, что вынждает о ра-

ничивать оличество индиаторов. Сопоставление исходной и

тещей информации и принятие решения осществляются цен-

тральной нервной системой. После выработи правляющей ин-

формации в резльтате принятия решения в периферийню не-

рвню систем постпают си налы. Их следствием является реа-

лизация оманд правления с помощью эффеторов — р, но ,

олоса. По анало ичном принцип строится фнциональная

стртра любой АСУ, в том числе и АСУТП. На рис. 8.4 азаны

рецепторы, память, мышление, эффеторы, присщие челове-

оператор, и их анало и в АСУТП. Сохраняя в ачестве самосто-

ятельных блои внешней и тещей информации, процессор и

стройство связи с объетом, АСУТП выполняет две фнции:

информационню и правляющю. Информационню фнцию

АСУТП обычно определяют а фнцию, целью оторой явля-

ется сбор, преобразование, хранение информации о состоянии

ТОУ, передача ее для последющей обработи.

Управляющая фнция АСУТП имеет своей целью выработ

решений и осществление правляющих воздействий на ТОУ.

Óïðàâëÿþùàÿ

èíôîðìàöèÿ

Òåêóùàÿ

Ðåöåïòîðû

èíôîðìàöèÿ

Óïðàâëÿþùåå

óñòðîéñòâî

Âíåøíÿÿ

èíôîðìàöèÿ

Áëîê

âíåøíåé

èíôîðìàöèè

Áëîê

òåêóùåé

èíôîðìàöèè

Óñòðîéñòâî

ñâÿçè ñ

îáúåêòîì

÷åñêèé

Òåõíîëîãè-

îáúåêò

óïðàâëåíèÿ

ëÿåìûå

Óïðàâ-

ïàðà-

ìåòðû

Âîçìóùåíèÿ

Ïàìÿòü Ìûøëåíèå Ýôôåêòîðû

Èíäèêàòîðû

Äàò÷èêè

Ïðîöåññîð

Рис. 8.4. Стртра правления технолоичесим объетом

человеом-оператором или АСУТП

309

Ка видно, в исполнении задач информационной и правляю-

щей фнций принимает частие процессор, совмещающий пе-

реработ, хранение и выработ правляющей информации, пе-

редаваемой в виде правляюще о воздействия ТОУ по аналам

стройства связи.

Рассмотрим фнциональные блои, поазанные на рис. 8.4.

В бло внешней информации правляюще о стройства, содер-

жащий внешнее и оперативное запоминающие стройства, для

длительно о хранения вводятся априорная информация об объ-

ете и техноло ичесие инстрции. В эти же запоминающие с-

тройства от обще о пльта правления вводится таже исходная

оперативная информация о тещем задании. Тещая информа-

ция о техноло ичесом процессе с помощью датчиов техноло и-

чесих параметров вводится в бло тещей информации прав-

ляюще о стройства.

Основными злами правляюще о стройства являются про-

цессоры — ло ичесие и арифметичесие блои, в оторых апри-

орная, исходная и тещая информация преобразется в прав-

ляющие оманды. Сложность этих стройств зависит от слож-

ности задач, решаемых АСУ. На выходе системы становлены

стройства связи с объетом, предназначенные для преобразова-

ния правляющих оманд в правляющие воздействия достаточ-

ной мощности.

8.2.2. Стртра АСУТП

Техничесая реализация АСУТП ведет  централизованным и

децентрализованным мно оровневым (иерархичесим) стрт-

рам мно опроцессорных правляющих вычислительных омп-

лесов. В целом иерархичесие стртры представляют собой

омбинацию двх стртрных систем правления. Первое из

этих представлений связано с пространственной ( оризонталь-

ной) деомпозицией, использющей особенности слабых связей;

межд отдельными подсистемами АТК (рис. 8.5). Второе —

с мно остпенчатой (вертиальной) деомпозицией задач раз-

лично о харатера, решаемых с помощью АСУТП (рис. 8.6). На

первом, нижнем, ровне (рис. 8.5, а) обеспечивается задача ста-

билизации параметров после аждой операции, допсающей он-

троль перерабатываемо о продта. На втором ровне (рис. 8.5, b)

решается задача со ласования значений правляющих воздейс-

твий для аждой операции с целью обеспечения требемо о

значения параметра онечно о продта. Эта задача может ре-

шаться а задача оптимально о правления, например, исходя

308

помощью ор анов-рецепторов, из оторых наибольшю на рз

несет зрение. Челове приходится наблюдать за поазаниями

омплеса приборов, неоторые предельные параметры мо т

фисироваться с помощью звовых си налов. Восприятие те-

щей информации таже может наршаться, что вынждает о ра-

ничивать оличество индиаторов. Сопоставление исходной и

тещей информации и принятие решения осществляются цен-

тральной нервной системой. После выработи правляющей ин-

формации в резльтате принятия решения в периферийню не-

рвню систем постпают си налы. Их следствием является реа-

лизация оманд правления с помощью эффеторов — р, но ,

олоса. По анало ичном принцип строится фнциональная

стртра любой АСУ, в том числе и АСУТП. На рис. 8.4 азаны

рецепторы, память, мышление, эффеторы, присщие челове-

оператор, и их анало и в АСУТП. Сохраняя в ачестве самосто-

ятельных блои внешней и тещей информации, процессор и

стройство связи с объетом, АСУТП выполняет две фнции:

информационню и правляющю. Информационню фнцию

АСУТП обычно определяют а фнцию, целью оторой явля-

ется сбор, преобразование, хранение информации о состоянии

ТОУ, передача ее для последющей обработи.

Управляющая фнция АСУТП имеет своей целью выработ

решений и осществление правляющих воздействий на ТОУ.

Óïðàâëÿþùàÿ

èíôîðìàöèÿ

Òåêóùàÿ

Ðåöåïòîðû

èíôîðìàöèÿ

Óïðàâëÿþùåå

óñòðîéñòâî

Âíåøíÿÿ

èíôîðìàöèÿ

Áëîê

âíåøíåé

èíôîðìàöèè

Áëîê

òåêóùåé

èíôîðìàöèè

Óñòðîéñòâî

ñâÿçè ñ

îáúåêòîì

÷åñêèé

Òåõíîëîãè-

îáúåêò

óïðàâëåíèÿ

ëÿåìûå

Óïðàâ-

ïàðà-

ìåòðû

Âîçìóùåíèÿ

Ïàìÿòü Ìûøëåíèå Ýôôåêòîðû

Èíäèêàòîðû

Äàò÷èêè

Ïðîöåññîð

Рис. 8.4. Стртра правления технолоичесим объетом

человеом-оператором или АСУТП

309

Ка видно, в исполнении задач информационной и правляю-

щей фнций принимает частие процессор, совмещающий пе-

реработ, хранение и выработ правляющей информации, пе-

редаваемой в виде правляюще о воздействия ТОУ по аналам

стройства связи.

Рассмотрим фнциональные блои, поазанные на рис. 8.4.

В бло внешней информации правляюще о стройства, содер-

жащий внешнее и оперативное запоминающие стройства, для

длительно о хранения вводятся априорная информация об объ-

ете и техноло ичесие инстрции. В эти же запоминающие с-

тройства от обще о пльта правления вводится таже исходная

оперативная информация о тещем задании. Тещая информа-

ция о техноло ичесом процессе с помощью датчиов техноло и-

чесих параметров вводится в бло тещей информации прав-

ляюще о стройства.

Основными злами правляюще о стройства являются про-

цессоры — ло ичесие и арифметичесие блои, в оторых апри-

орная, исходная и тещая информация преобразется в прав-

ляющие оманды. Сложность этих стройств зависит от слож-

ности задач, решаемых АСУ. На выходе системы становлены

стройства связи с объетом, предназначенные для преобразова-

ния правляющих оманд в правляющие воздействия достаточ-

ной мощности.

8.2.2. Стртра АСУТП

Техничесая реализация АСУТП ведет  централизованным и

децентрализованным мно оровневым (иерархичесим) стрт-

рам мно опроцессорных правляющих вычислительных омп-

лесов. В целом иерархичесие стртры представляют собой

омбинацию двх стртрных систем правления. Первое из

этих представлений связано с пространственной ( оризонталь-

ной) деомпозицией, использющей особенности слабых связей;

межд отдельными подсистемами АТК (рис. 8.5). Второе —

с мно остпенчатой (вертиальной) деомпозицией задач раз-

лично о харатера, решаемых с помощью АСУТП (рис. 8.6). На

первом, нижнем, ровне (рис. 8.5, а) обеспечивается задача ста-

билизации параметров после аждой операции, допсающей он-

троль перерабатываемо о продта. На втором ровне (рис. 8.5, b)

решается задача со ласования значений правляющих воздейс-

твий для аждой операции с целью обеспечения требемо о

значения параметра онечно о продта. Эта задача может ре-

шаться а задача оптимально о правления, например, исходя

310

из словий оптимально о расхода ресрса. На третьем ровне

(рис. 8.5, с) системы правления определяются необходимые зна-

чения параметров онечно о продта и перераспределения ма-

териальных потоов с целью выпса соответствюще о е о о-

личества с различными требемыми параметрами ( лобальная

оординация).

Решение задач на аждом ровне осществляется с помощью

моделей, соответствющих различным ровням описания техно-

ло ичесо о процесса. Очевидно, что в зависимости от вида за-

дач, решаемых при автоматизации техноло ичесо о процесса,

система правления может содержать разное число ровней. Кро-

ме то о, для разных техноло ичесих процессов харатерно раз-

ное взаимодействие задач правления параметрами продта и

интенсивностью материальных потоов, что таже находит свое

отражение в стртре систем правления. Решение задач на аж-

дом ровне осществляется с разным ритмом, что соответствет

различным темпам изменения параметров модели техноло ичес-

о о процесса на различных ровнях описания. На более низих

ровнях эти изменения харатеризются более высоой частотой,

что требет внесения более частых орретирющих воздействий.

Уровень совершенства АСУТП зависит от совершенства эле-

ментов ее стртры и харатеризется степенью «самостоятель-

ности» в выработе и реализации правляющих воздействий при

ведении техноло ичесо о процесса. Сложность элементов внт-

ренней стртры АСУТП находится в тесной связи с харатером

Ãëîáàëüíàÿ

êîîðäèíàöèÿ

Îïòèìàëüíîå

óïðàâëåíèå ïðîöåññîì

Ñòàáèëèçàöèÿ

ïàðàìåòðîâ ïðîöåññà

Èçìåðÿåìûå

ïåðåìåííûå

Àãðåãèðîâàííûå

äàííûå

Óñòàíîâêè,

ïàðàìåòðû

Òåõíîëîãè÷åñêèé

îáúåêò óïðàâëåíèÿ

Êðèòåðèè

Рис. 8.6. Вертиальная деомпозиция задач АТК

311

ÌèêðîÝÂÌ ÌèêðîÝÂÌ ÌèêðîÝÂÌ

Îïåðàöèÿ nÎïåðàöèÿ 1 Îïåðàöèÿ 2

Ïëàí

Òåõíîëîãè÷åñêèé àãðåãàò

Êîîðäèíèðóþùàÿ ÝÂÌ

Óïðàâëåíèå ó÷àñòêîì

Ñûðüå

ÈçäåëèåÈçäåëèå Èçäåëèå

Àãðåãàò 1 Àãðåãàò 2 Àãðåãàò n

ÀÑÓÒÏ

ÒÎÓ

. . .

ÌèêðîÝÂÌ ÌèêðîÝÂÌ

ÌèêðîÝÂÌ

Ïëàí

Êîîðäèíèðóþùàÿ ÝÂÌ

Óïðàâëåíèå öåõîì

Ñûðüå Èçäåëèå

ÀÑÓÒÏ

ÒÎÓ

. . .

)

ÌèêðîÝÂÌ ÌèêðîÝÂÌ

ÌèêðîÝÂÌ

Ïëàí

Êîîðäèíèðóþùàÿ ÝÂÌ

Óïðàâëåíèå ÒÏ

ÀÑÓÒÏ

ÒÎÓ

. . .

Рис. 8.5. Горизонтальная деомпозиция задач автоматизированноо

технолоичесоо омплеса: а – нижний ровень; b — средний ровень;

с — верхний ровень иерархии